Nieuw onderzoek van een team van DU-natuurkundigen heeft het potentieel om als basis te dienen voor computertechnologie van de volgende generatie.

In de zoektocht om computers sneller en efficiënter te maken, onderzoekers hebben het gebied van spintronica - een afkorting voor spin-elektronica - verkend in de hoop de natuurlijke spin van het elektron te beheersen in het voordeel van elektronische apparaten. De vondst, gemaakt door professor Barry Zink en zijn collega's, opent een nieuw tijdperk voor experimentele en theoretische studies van spintransport, een methode om die natuurlijke magnetisatie te benutten, of draaien, van elektronen.

"Onze benadering vereist een fundamenteel andere manier van denken over de aard van hoe spin door een materiaal beweegt, "zegt Zink.

Computers zijn momenteel afhankelijk van elektronen om informatie te verwerken, gegevens verplaatsen door kleine, draden van nanoformaat. Deze elektronen genereren warmte, echter, terwijl ze door de draden gaan. deze hitte, samen met andere factoren, beperkt de computersnelheid.

Eerder onderzoek heeft met succes spintransport aangetoond met behulp van kristallijne, of besteld, materialen als magnetische isolatoren. In de nieuwe studie van Zink, onlangs gepubliceerd in Natuurfysica , het team was in staat om spintransport aan te tonen door een synthetisch materiaal dat bijzonder amorf is, of niet besteld, zowel magnetisch als structureel.

De ontdekking is belangrijk omdat de productie van dit amorfe synthetische materiaal, bekend als yttrium-ijzer-granaat, is gemakkelijker dan het kweken van de siliciumkristallen die momenteel in computerprocessors worden gebruikt.

"De bestaande materialen waarvan bekend is dat ze dit soort spintransport hebben, zijn moeilijk te produceren, ", zegt Zink. "Ons materiaal is heel gemakkelijk te produceren, eenvoudig om mee te werken en mogelijk kosteneffectiever."

Decaan Andrei Kutateladze van de afdeling Natuurwetenschappen en Wiskunde benadrukt het belang van de bevindingen van het team.

"Dit spectaculaire resultaat van de onderzoeksgroep Zink illustreert ruimschoots de levendige onderzoeksomgeving in de divisie, waar leraar-geleerden nieuwe kennis creëren door hand in hand met studenten te werken, ', zegt hij. 'Het onderstreept ook het cruciale belang van steun voor fundamenteel onderzoek. Net zoals fundamenteel onderzoek in Bell Labs in de jaren '50 en '60 de weg vrijmaakte voor smartphones en andere wonderen van de huidige technologische revolutie, natuurkundigen zoals Dr. Zink bouwen platforms voor de volgende grote technologische sprong."

Het onderzoeksteam omvat Davor Balzar, voorzitter van de afdeling Natuur- en Sterrenkunde van DU, afgestudeerde studenten Devin Wesenberg en Rachel Bennett, nieuw geslagen doctoraathouder Alex Hojem en collega's aan de Colorado State University. De wetenschappers voerden hun onderzoek uit met behulp van op maat ontworpen micromachinale thermische isolatieplatforms in de fysica-laboratoria van DU. De volgende stap van het team is om meer tests en verificaties uit te voeren.

"We kijken of we dit kunnen reproduceren in verschillende soorten amorfe materialen, omdat er niet veel bekend is over dergelijke materialen, " Zegt Zink. "Over twintig jaar, ze kunnen een belangrijk onderdeel zijn van hoe computers werken."

Een kernmissie van de afdeling Natuurwetenschappen en Wiskunde van DU is om studenten ongekende toegang tot onderzoeksmogelijkheden te bieden. Door samen te werken met vooraanstaande facultaire mentoren in ultramoderne faciliteiten, studenten en afgestudeerden kunnen hun nieuwe kennis toepassen op onderzoek dat levens verandert en ideeën uitdaagt.